基于CDIO工程教育模式下的應用電化學教學探索

摘 要：應用電化學課堂教學內容要適合專業發展需求和學生培養要求，充分調動學生上課積極性，引導學生參與教師科研，注重理論聯系實際教學。

關鍵詞：應用電化學;CDIO工程教育;二級項目

應用電化學課程是我校材料科學與工程專業（新能源材料與器件方向）重要的專業基礎課之一，該課程涉及的內容非常廣泛。該專業選取CDIO工程教育模式為本科生的培養模式，鍛煉學生構思、設計、實現和運行的實際應用，注重培育學生的工程系統綜合能力。我們在近幾年的教學過程中對教學內容的選擇、教學方法、教學理論與實踐結合等方面開展了相關的研究與探索，取得了一些成果。

一、選擇適合本專業建設的教學內容

我校材料科學與工程專業成立時間不長，以新能源材料與器件作為專業培養方向，對本科生的培養實行CDIO工程教育模式。該專業開設的應用電化學課程，涉及的知識點比較多，需在32學時的教學時間內有選擇性地傳授相關知識，結合專業自身的特點來進行教學。我們在教學過程中，理論知識與實踐應用并重，對兩者的分配比例進行了合理的安排，同時把一部分理論內容調整到二級項目化學電池系統和超級電容器中，既可以擴充理論知識，又可以和實踐應用相結合，使學生能夠切實地認識到電化學基礎理論的重要性及其對工業實踐的影響和意義。

在教學過程中要突出專業特色。我們在教學過程中會介紹一些電化學領域的新發展和新技術。除了課堂教學和二級項目實踐教學外，結合本系各課題組研究平臺，鼓勵學生參與教師科研。通過這一舉措，使學生在新能源材料、鋰離子電池、超級電容器、電化學傳感器等方面有更深刻的認識和了解。

二、多種教學方法相結合

教學過程中根據材料科學與工程專業的培養目標和方向，積極調整教學內容的重點和難點，改變教學方式，建立以化學電源行業為人才培養目標的課程體系，同時結合學生的就業需求和發展設計教學內容。在應用電化學基本理論講解中，以講授為主，結合板書、多媒體課件、啟發式教學、討論式教學等多種教學方式，培養學生的創新意識，提高學生的綜合素質。對涉及工藝和設備方面的教學內，如金屬表面精飾、無機電解工業和有機電合成等內容，則采用觀看教學錄像的方法，提高學生對工業實踐的認識。為了活躍課堂氣氛，讓學生積極參與教師的教學，發表自己的意見和建議。

三、教學與科研相輔相成

培養本科生具有初步的科研素質，是本科教育的目標之一。教師應將培養學生具有初步的科學素養和思維貫穿整個教學過程。例如在講述“電鍍”這部分內容時，除了介紹電鍍的相關理論內容外，還引入電子廢棄物資源化相關的知識。廢棄線路板中含有多種貴金屬，如金、銀等，通過濕法浸出試驗浸取金屬，利用電鍍的方法在相應的導電基底上就可以提取浸出液中的金屬，實現資源的回收再利用。在介紹超級電容器時，我結合自己的國家基金項目和上海市科委項目給學生介紹超級電容器電極材料的設計合成、組裝和性能分析的最新結果。在講解電化學腐蝕與防護一章時，除了介紹電化學腐蝕的原理與防護方法外，還重點介紹了杭州灣跨海大橋、黃浦江跨江大橋、隧道和埋在地下的輸油、輸氣管道等設備的防腐技術。在教學過程中要把教學與科研緊密結合，這對提高學生的科研素質、培養學生的創新意識與能力起著潛移默化的作用。

四、理論教學與二級項目實踐教學互相促進

應用電化學是一門理論聯系實際、注重實際應用的課程，所解決的問題涉及電化學在化學、化工、能源等各領域的應用。在掌握理論知識的基礎上，加上實踐教學，能夠幫助學生更好地理解電化學基礎理論，培養學生的創新能力。在實踐方面，除了組織學生課余時間深入學院各課題組的實驗室進行了解外，還大力鼓勵學生參與教師的科研活動。同時，我們根據CDIO工程教育模式的指導思想開展了二級項目的實踐教學，與應用電化學課程相關的兩個二級項目化學電池系統和超級電容器都要應用電化學相關的理論基礎知識。二級項目實驗包括材料的合成和性能測試兩部分，學生在二級項目的實驗結束后進行數據處理，繪制各種圖表。結合所查閱資料，實驗報告最后以科研論文的形式上交，同時要把自己的實驗結果做成PPT，在班級進行交流。交流會由學生自己組織，教師只作為評委。這些訓練既鍛煉了學生的口頭表達能力和語言組織能力，又達到了全班同學相互學習的目的。這種實踐模式激發了學生的學習興趣，使學生認識到理論與實踐時能夠有機結合在一起，在一定程度上緩解了學生對電化學理論知識的排斥性。

教師在教學過程中，需要不斷地總結教學經驗，改革教學方法，充分調動學生的學習積極性和創造性思維，有意識、有目的地培養學生在電化學領域學術方面和實踐方面的創新能力，以科研反哺教學，達到傳授知識和能力培養相結合的目標。

參考文獻：

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[2]肖友軍，李立清.應用電化學[M].北京：化學工業出版社，2013.

基金項目：本文系上海第二工業大學校級重點學科（培育）建設項目（材料學，XXKPY1302）。